顶管施工及验收规范.doc

中国煤矿安全网顶管施工及验收规范1 总则101 为统一全国顶管施工技术要求，做到技术先进，经济合理，安全可靠，确保施工质量，使顶管施工规范化，中国非开挖技术协会特组织制定本规范。102 当地下管道或其他管线的铺设可以通过顶进施工方法在交通、建筑、经济和环境保护方面带来好的效益，应该采用非开挖施工方法。103 本规范适用于敞开式和封闭式顶管施工方法。根据施工方法的不同，顶管机可分为敞开式顶管掘进机和封闭式顶管掘进机两大类。敞开式顶管掘进机有手掘式、挤压式和网格式等；封闭式顶管掘进机有土压平衡、泥水平衡、混合型等型式。104 本规范适用于所有预制管道的地下非开挖施工，包括常用的断面为圆形、长方形以及其他不规则形状的管道。105 根据管道的材料和各自的连接方法来选择合适的管道之间的连接方法即：刚性连接或柔性连接。106 对采用顶管施工方法引起的地表变形和对周围环境的影响，应事先做出充分预测，并使之符合建设单位的相关要求。当预计影响难以确保地面建筑物、道路交通和地下管线的正常使用时，应在建设单位的组织下，会同有关部门商定采取有效的技术措施进行监测和保护。107 当两条平行管道采用顶管法施工时，应贯彻先深后浅、先大后小的原则。两段管道平行顶进时，其相邻管壁间最小净距应根据施工地区的地质条件、不同的顶进方法和施工时间等因素来确定。一般情况下，相邻顶管外壁的间距应不小于大管道的外径。108 一般情况下，顶管的覆土厚度不小于3m，或者不小于15倍的管道外径，否则应采取相应的技术措施。109 在进行顶管工程施工设计前，应对施工线路进行工程勘察，调查分析施工区域的水文地质和工程地质情况，充分掌握与顶进施工有关的现场资料。施工人员必须根据设计图纸、技术标准和现场施工条件等因素，认真编写施工组织设计，对操作人员进行详细的技术交底，明确职责分工。1010 对于机械化程度较高的土压平衡、泥水平衡和?昆合式顶管机操作员，应加强专业技术和安全教育，并须持证上岗。1011 应与有关部门签订施工配合协议。在顶进作业前，对周围的建筑物和地下设施采取相应的防护措施，避免造成意外事故。在顶进过程中，应对周围重大建筑物、顶进力、后座墙进行测量监控。测量监控方案应纳入施工组织设计或施工技术方案中。1012 施工完毕后，管道的伸缩标准应该满足给排水管道、气体输送管道和其他管道的使用要求。1013 管道内施工的所有移动电机具和设备，必须有严格的接地措施。井下、管道内的照明设备必须用1236V安全电压。2 术语201 非开挖技术 Trenchless technology(No dig)不开挖地表或以最小的地表开挖量进行各种地下管道管线探测、检查、铺设、更换或修复的施工技术。202 顶进起始工作坑工作井 Drivepit(Entry pit)为布置顶管施工设备而开挖的工作坑井，作顶进工作坑井中一般设置有后背墙以承受施工过程中的反力。203 接收出口工作坑 Reception pit(Exit pit)为接收顶管施工设备而开挖的工作坑(井)，有时也称为目标工作坑(井)(Target shaft)。204 进人施工 Man entry pipe jacking施工人员进入管道进行作业的施工方法，公认的进人和非进人管道直径划分一般以900mm为界。205 顶管施工技术 Pipe jacking在不开挖地表的情况下，利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶人，从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道施工技术。206 微型隧道施工技术 Microtunneling微型隧道施工技术也称为小口径自动化顶管施工技术，一般用于铺设小口径管道，在施工中可采用遥控的方式在地表控制管道的顶进方向。该工法也可用于铺设直径较大的管道。207 中继站中继间 Intermediate jacking stationIJS中继站有时也称为中间顶推站、中继间或中继环，其安装在顶进管线的某些部位，把这段顶进管道分成若干个推进区间。它主要由多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成。顶推油缸均匀地分布于保护外壳内。当所需的顶进力超过主顶工作站的顶推能力、施工管道或者后座装置所允许承受的最大荷载时，则需要沿施工的管线安装一个或多个中继站进行辅助施工。208 顶管机 Jacking machine顶管机是在一个护盾的保护下，采用手掘、机械或水力破碎的方法来完成隧道开挖的机器。209 后背墙 Reaction wall后背墙是顶进管道时为顶进工作站提供反作用力的一种结构，有时也称为后背、后座或者后座墙等。2010 顶进力 Jacking force(Jacking loads)顶管施工中的顶进力(Jacking loads)是指在施工中推进整个管道系统和相关机械设备向前运动的力，需要克服顶进中的各种阻力，同时在顶进过程中还不断受到各种外界因素影响(纠偏、后背的位移等)。2011 切削头切削刀盘 Cutting head(Cutting wheel)根据地层情况的不同，全断面掘进顶管机可以配备不同形状和结构形式的切削刀盘(或钻头)，某些结构的切削刀盘除了可以进行工作面的掘进之外，还具有平衡土压力的作用。切削刀盘一般可分为车轮式切削刀盘、挡板式切削刀盘和岩石切削刀盘三种。2012 顶进管道 Jacking pipe要顶进的各种管道，通常包括混凝土管道、钢筋混凝土管道、钢管道、玻璃钢管道、铸铁管道和陶土管道等。管道的接口要求平直，具有良好的密封性能。2013 手掘式顶管机 Manual pipe jacking machine3 施工组织设计的编写301 顶管施工属于地下工程，影响施工的因素很多，除了施工工艺方法多、技术要求差异大等特点外，工程地质条件、原有地下设施和地下障碍物情况以及施工现场环境等因素均可对施工进度、工程质量、施工安全和施工成本造成影响。为了保证顶管施工项目的顺利进行，取得良好的经济效益和社会效益，编写好顶管施工技术组织设计是十分关键的。31 主要内容311 顶管施工组织设计应包括如下主要内容：(1)工程概况：主要介绍施工场地的特征，水文地质和工程地质概况、合同工期、施工设计的各项重要指标等内容。(2)业主或发包单位简介。(3)承包商或施工单位简介。(4)施工准备工作计划。(5)施工顺序与施工进度计划。(6)施工方法和施工设备选择。(7)施工平面布置图。(8)施工技术措施(包括工程质量保证和安全施工措施等)和工程监理等。(9)施工区域及施工范围：施工范围应在施工所在地区适当比例的地图上用较明显的线条表示出来，并且标明所顶管子的口径、延长米等。(10)工作量：指标明的主要实物工作量，如工作井、接收井的数量，各类管径顶管的总延长米数。根据具体情况，也可同时标明货币工作量。(11)劳动力与物资需用计划。32 工程概况321 工程简介：首先应对工程所在地的环境、交通、地下公共设施等作一些简明扼要的介绍；其次，应对工程的工作量、管道埋深、管线走向作一个说明；最后应对工程的特点、难点作一个重点介绍。322 地层条件：对顶管、工作井、接收井所涉及的土层的物理、力学性质进行详细描述。地层条件不仅是选择顶管工法的主要依据，也是合理选择辅助施工方法和各种施工计算(如顶进力计算)的依据。因此，要求其数据可靠、可信。如果业主提供的资料不能完全满足要求，承包商应进一步要求业主提供有关资料，或者自己进行一次比较详尽的勘探，以取得完整的资料。323 地层柱状图：在比较简单、推进距离不长的情况下，可以在地层的纵剖图-亡标明所顶管子的直径、高程和顶进长度。但是，若顶管施工规模比较大且较为复杂时，就必须每间隔一定距离绘一张地层柱状图。地层柱状图是把每一个钻探孔的土质分层，并对其主要特性加以说明，让施工人员能一目了然地了解地层状况。在每一张地层柱状图中，自左至右，其应含有的内容有：绝对标高、土层深度、柱状图、土层颜色、土质名称、土层物理力学性质说明、标准贯入值、标准贯入值曲线、顶管所穿过的土层及管径和管内底标高等。324 地面建筑及道路状况：对顶管可能影响到的建筑的结构、基础、使用状况应作一些说明。必要时应对建筑物已有的裂缝作一个封头处理。具体做法是由施工方、业主、监理及当地代表四方，在施工前对可能影响到的建筑物的裂缝端头用红漆标注出来，对较宽裂缝的宽度用红漆标注在裂缝旁边，并且对这些拍照，做成资料，由四方签字并各持一份。遇到受保护的古建筑物及居民房屋应尽可能做得详细一点。如果需要特别保护的还要制定出其保护措施，该措施应列入后面的施工计划。325 地下管线及地下构筑物：4 顶管机选型401 顶管施工应主要根据土质情况、地下水位、施工要求等，在保证工程质量、施工安全等的前提下，合理选用顶管机型。402 为合理选择顶管机型，应首先获得和分析如下相关技术资料：根据所提供的工程地质钻孔柱状图和地质纵剖面图，了解顶管机所要穿过的有代表性的地层条件，同时研究特殊的地层条件和可能遇到的施工问题。详细分析顶管机所要穿越的各类地层的土壤参数(表402)，然后依据下列几条进行顶管机的选型：1 按土颗粒组成和土的塑性指数，可确定顶管机穿越最具代表性的地层及其最基本的地质依据。2 根据土的有效粒径d10和土的渗透系数K等，可确定是否采用人工降水的方法疏干地层。3 在环境保护要求很高的砂性土层中进行顶管施工，当地下水压力98kPa，黏土颗粒含量10cms，并有严重流砂时，宜采用泥水平衡或开挖面加高浓度泥浆的土压平衡的顶管掘进机施工。4 按土的稳定系数NI的计算和对地面沉降的控制要求选择顶管机的结构形式以及地面沉降控制技术措施，其计算公式见式(402)。当Nt6时，且地面沉降控制要求很高时，因正面土体流动性很大，需采用封闭式顶管机头。当4Nt1时，导轨可按平坡铺设。(2)导轨安装的允许偏差应为：轴线位置，3mm；顶面高程，0+3mm；两轨内距，2mm。(3)安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。(4)导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。812 导轨应选用钢质材料制作，导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一致，此副导轨用于防止机头进洞后低头。813 目前常用的导轨形式有两种，普通导轨和复合型导轨。普通导轨适用于小口径顶管，它是用两根槽钢相背焊接在轨枕上制成的(图813a)，它的导轨面标高与管子内管底的标高是相等的，因此两轨道之间的宽度B可以根据公式求得：复合型基坑导轨断面请参见图813b)。在每一根导轨上都有两个工作面：水平工作面是供顶铁在其上滑动，倾斜的工作面则是与管子接触。这样一来，复合型导轨的寿命要比普通型大大增长。为了测量及导轨安放的方便，导轨的水平工作面仍然与钢筋混凝土管内的管底标高同处一个水平面上。每一副复合导轨中还设有六只可以调节高低的撑脚，以便安装。82 主顶设备及安装821 主顶千斤顶安装于顶进工作坑中，用于向土中顶进的管道，其形式多为液压驱动的活塞式双作用油缸。1 主顶设备主要由下列装置组成：(1)26只主顶千斤顶。(2)组合千斤顶架。(3)液压动力泵站及管阀。(4)顶铁。2 千斤顶的组合布置一般采用以下几种形式：(1)固定式。(2)移动式。(3)双冲程组合式。822 千斤顶的安装应符合下列规定：(1)千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。(2)当千斤顶多于一台时，应取偶数，且规格相同，行程同步，每台9 顶进力的计算911 顶管的顶力可按下式计算(亦可采用当地的经验公式确定)：912 采用敞开式顶管法施工时，顶管掘进机的切人阻力可按式(912)计算：913 在封闭式压力平衡顶管施工中，迎面阻力可以用式(913)进行计算：914 曲线顶进时，应分别计算其直线段和曲线段的顶进力，然后累加即得总的顶进力。直线段的顶进力仍然按照上述公式来计算，而曲线段的顶进力则可按式(9141)进行计算： 在曲线段的顶进力计算完毕后，如要接着计算随后的直线段顶进力，可按下述公式进行计算：10 顶进施工101 顶进施工的一般要求1011 顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时，焊接后应补做焊口处的外防腐层。1012 采用钢筋混凝土管时，其接口处理应符合下列规定：(1)管节未进入土层前，接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板，管口内侧应留有1020mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为1015mm；(2)管节入土后，管节相邻接口处安装内胀圈时，应使管节接口位于内胀圈的中部，并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。1013 采用T形钢套环橡胶圈防水接口时，应符合下列规定：(1)混凝土管节表面应光洁、平整，无砂眼、气泡；接口尺寸应符合规定。(2)橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀，无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷，安装前应保持清洁，无油污，且不得在阳光下直晒。(3)钢套环接口无疵点，焊接接缝平整，肋部与钢板平面垂直，且应按设计规定进行防腐处理。(4)木衬垫的厚度应与设计顶进力相适应。1014 采用橡胶圈密封的企口或防水接口时，应符合下列规定：(1)黏结木衬垫时凹凸口应对中，环向间隙应均匀。(2)插入前，滑动面可涂润滑剂；插入时，外力应均匀。(3)安装后，发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外，应拔出重新安装。1015 掘进机进